以氧化淀粉為主要原料生產(chǎn)瓦楞紙黏合劑

趙立文,韋傳寶

（1.皖西學院化學與生命科學系,安徽六安237012;2.六安仿生傳感與檢測技術省級實驗室,安徽六安 237012）

以氧化淀粉為主要原料生產(chǎn)瓦楞紙黏合劑

趙立文1,韋傳寶2

（1.皖西學院化學與生命科學系,安徽六安237012;2.六安仿生傳感與檢測技術省級實驗室,安徽六安 237012）

采用硫代硫酸鈉法制備氧化淀粉膠,以氧化淀粉膠為主要原料加黃原膠和硫酸鋁鉀制備用于瓦楞紙生產(chǎn)的氧化淀粉黏合劑。通過正交試驗確定氧化淀粉膠、黃原膠和硫酸鋁鉀3種原料的配比為95.25%、4%和0.75%較合適。該配方的成本低且能夠滿足瓦楞紙生產(chǎn)的需要。

氧化淀粉;黏合劑;瓦楞紙

瓦楞紙廣泛用于產(chǎn)品包裝,近幾年來,瓦楞紙產(chǎn)量持續(xù)增加,預計今后幾年將有更大的發(fā)展。用瓦楞紙生產(chǎn)的箱子多數(shù)是一次性的,因此瓦楞紙的售價比較低,使用昂貴的黏合劑不但導致成本增加,而且在銷毀或者再生瓦楞紙過程中也會產(chǎn)生困難和污染。

早先生產(chǎn)瓦楞紙箱多用水玻璃做黏合劑。水玻璃堿性大、易吸潮,紙箱易于變形,甚至會腐蝕商品[1-2]。自20世紀80年代起,外貿(mào)部門已禁用以水玻璃做黏合劑生產(chǎn)的瓦楞紙箱,現(xiàn)在外貿(mào)所用瓦楞紙箱大多采用玉米淀粉做黏合劑[3-4]。

玉米淀粉是一種天然高分子碳水化合物,常用來生產(chǎn)工業(yè)黏合劑,應用廣泛。但黏度不穩(wěn)定,黏結(jié)力差、干燥速度慢、溶解性差是其缺點[5-6]。本研究將玉米淀粉改性,用氧化淀粉作為黏合劑的主要成分,添加其他輔助原料,研究不同成分配比對黏合劑性能的影響,期望能找到一種成本低、粘合力強的黏合劑配方與生產(chǎn)工藝。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

玉米淀粉,H2O2,FeSO4·7H2O,NaOH,硼砂, Na2S2O3,黃原膠,明膠,羧甲基纖維素鈉。電動式攪拌器,干燥箱,TM-2型物性儀,天平,電熱恒溫水浴鍋。

1.2 氧化淀粉的制備

采用王宇婷等的硫代硫酸鈉法[7],玉米淀粉的量確定后（100 g）,影響氧化淀粉生產(chǎn)的主要因素有: NaOH的用量、H2O2的用量、反應溫度、反應時間等。以此設計正交實驗L9（34）,以黏結(jié)力為指標,確定最佳的工藝條件。

1.3 氧化淀粉黏合劑的制備方法

將步驟2.2制成的氧化淀粉在攪拌條件下用10%的NaOH滴定至微糊化,然后加入硼砂對氧化淀粉進行交聯(lián)化,達到微交聯(lián)化程度,制成氧化淀粉黏合劑。

1.4 氧化淀粉黏合劑的制備

將氧化淀粉的最低量確定在80%,利用正交試驗確定氧化淀粉、黃原膠和硫酸鋁鉀3種原料的不同配比,以黏結(jié)力為指標,確定最佳的配方。

1.5 黏結(jié)力的測定

取2g黏合劑加入到20m L水中,90℃水浴加熱使其糊化,溶液變透明后取少量均勻地涂在4cm2的小木塊上,并黏結(jié)于一長木條上,50℃的烘箱中烘大約10h,取出后用TM-2型物性儀測黏結(jié)力的大小。

2 結(jié)果分析

2.1 氧化淀粉的制備

NaOH的用量、H2O2的用量、反應溫度和反應時間對氧化淀粉生產(chǎn)的影響見表1。

從表1可以看到,影響氧化淀粉黏結(jié)力的因素主次依次為:30%H2O2用量 ＞時間＞溫度＞10% NaOH用量。最優(yōu)的組合是A 4、B2、C2、D2,亦即100 g淀粉加16m L 30%H2O2、180mL 10%NaOH在45℃反應20min。攪拌糊化20m in,加26m L水將之稀釋,攪拌10m in,加6%硫代硫酸鈉溶液2m L混勻即獲得氧化淀粉。

表1 各因素對氧化淀粉黏結(jié)力的影響

2.2 黏合劑的配方

隨著黃原膠加入量的增加,黏結(jié)力也隨之增大,但繼續(xù)增加則黏度呈下降趨勢,黃原膠的加入量以4.0%為好。隨著硫酸鋁鉀加入量的增加,膠的黏結(jié)力也隨之增大,當加入量為0.75%時,黏結(jié)力達到了最大值。通過綜合測定,黏合劑的配方確定為:氧化淀粉膠95.25%,黃原膠4%,硫酸鋁鉀固體0.75%較合適。其黏結(jié)力為79.23 N/cm2,達到生產(chǎn)瓦楞紙的要求。

2.3 分析

氧化淀粉在未加硫代硫酸鈉前雖然為半透明、流動性好的膠,但放置一段時間后會變稀,6%硫代硫酸鈉溶液能夠阻止氧化淀粉膠變稀。用硫代硫酸鈉法生產(chǎn)的氧化淀粉膠黏著力比普通糨糊好,黏合強度比使用水玻璃的好,且流動性好,質(zhì)量穩(wěn)定,使用中表面不結(jié)皮,不起泡,可以連續(xù)使用。裱糊的紙箱不跑波、水分低、干燥快、紙箱挺力好、機械強度高、干燥后不易吸濕、無固化現(xiàn)象、保存期長,同時該產(chǎn)品的制備工藝要求不高、操作簡便易控制、生產(chǎn)周期短、不產(chǎn)生異味,且不需加熱設備,節(jié)省了大量能源。

黃原膠的加入量大雖然黏度增大,但成本相應增加,硫酸鋁鉀加入量增加增大了膠的交聯(lián)度,但交聯(lián)度太大會使膠的流動性減小,反而降低黏度。

3 結(jié)論

本研究用氧化淀粉為主要原料生產(chǎn)瓦楞紙黏合劑,以替代對環(huán)境有污染的傳統(tǒng)水玻璃切實可行。實驗結(jié)果表明,這種材料的抗水性、模數(shù)、強度、玻璃轉(zhuǎn)換溫度和溫度穩(wěn)定性方面都比較高。粘合劑粘結(jié)性強,流動性好,具有耐寒和耐熱性能,且粘合劑無毒、無異味,是水玻璃的優(yōu)良代替品。

[1]陳恕華.改性氧化淀粉黏合劑的制備[J].江蘇化工,1992, （3）:21-22.

[2]薛允連.改性淀粉黏合劑的制作[J].化學與黏合,1992, （3）:183-183.

[3]仝其根,閆海霞.次氯酸鈉固體淀粉黏合劑的研制[J].中國糧油學報,2008,23（4）:107-110.

[4]許劍秋.次氯酸鹽氧化淀粉的生產(chǎn)[J].糧食與飼料工業(yè), 1998,（10）:47-49.

[5]陳明功,張學才.氧化玉米淀粉黏合劑貯存期的研究[J].淮南工學院學報,1999,19（2）:40-44.

[6]薛永連.改性淀粉黏合劑的制作[J].化學與黏合,1992, （3）:183-183.

[7]王宇婷,任蓓蕾,崔鳳霞.改性淀粉黏合劑制作方法的研究[J].河南教育學院學報（自然科學版）,2002,11（1）:19-20.

The Study on Oxidated Starch Adhesive Formula for Manufacturing Corrugated Paper

ZHAO Li-wen1,WEI Chuan-bao2

（1.Department of Chemistry and Life Science,West Anhui University,Lu’an237012,China;2.L u’an Bionical Sensor and Testing Technique Laboratory,Lu’an237012,China）

Oxidated starch glue was made by sodium hyposulfit method.Taking oxidated starch glue as main material,xanthogen glue and aluminium potassium sulfate were added to produce adhesive for corrugated paper manufacturing.The rate of oxidated starch glue,xanthogen glue and aluminium potassium sulfate was determined by direct-cross method.The results indicate that the suitable formula for adhesive is 95.25% oxidated starch glue,4% xanthogen glue and 0.75%aluminium potassium sulfate.This formula has low cost and the adhesive meets the demand for corrugated paper manufacturing.

adhesive;oxidated starch;corrugated paper

Q636.12

A

1009-9735（2010）02-0093-02

2009-12-16

安徽省教育廳自然科學基金資助（KJ2008B010）。

趙立文（1971-）,男,安徽六安市人,講師,在讀博士,研究方向:分析化學。